창 층이 집적된 단일 칩 디지털 태양센서

Abstract

본 논문에서는 창 층이 집적된 단일 칩 집적방식의 디지털 태양센서를 제안한다. 단일 센서 셀에 단일 광다이오드를 사용하여 입사각을 검출함으로써 기존 아날로그 및 단일 칩 집적방식에서의 광다이오드 간의 불일치를 줄이고자 하였다. 또한 단일 칩 집적방식을 위해 BEOL(Backend of Line)에서의 굴절률을 적용하였으며 Passivation 층에 의한 난반사 및 전반사에 의한 영향을 줄이기 위해 최상위보다 한 단계 낮은 금속 창 층으로 창 층을 설계하였다. 제안한 태양센서는 180nm 표준 CMOS 공정을 사용하였으며, 핵심 회로의 크기는 0.086mm2이고 8.66μW의 전력을 소모한다. 제안하는 태양센서에서의 전체 시야 각은 ±60°이며 3.3°~7.4°의 목표 분해능에서 11.65°의 정확성을 보인다. 제안한 태양센서는 ±60°의 입사각 변화에 따라 디지털 코드 출력 변화 경향성을 가지는 것을 확인하였다.